特許 6809216 流量測定装置、設定装置、及び設定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6809216

(24)【登録日】2020年12月14日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】流量測定装置、設定装置、及び設定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/50 20060101AFI20201221BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/50

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-254119(P2016-254119)

(22)【出願日】2016年12月27日

(65)【公開番号】特開2018-105789(P2018-105789A)

(43)【公開日】2018年7月5日

【審査請求日】2019年9月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(72)【発明者】

【氏名】塚野 聖仁

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０２０５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４６−２９３０６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 実公昭６３−２６７３５（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特許第３５８３７８７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４９６１８８９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５３６８６２８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流路に設けられたプライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差を流量に変換することで流体の流量を測定する流量測定装置において、
前記プライマリエレメントの種類に応じて設定される流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数と、前記プライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差及び前記プライマリエレメントの上流側及び下流側の何れか一方の圧力と真空圧力との圧力差を検出する圧力センサの検出結果とを用いて、流量を算出するために必要なパラメータ群を求める処理を行う要素別処理部と、
予め前記プライマリエレメントの種類毎に設定された流体密度に係る係数のうち、前記プライマリエレメントの種類に応じた係数を求める処理を行うエレメント別処理部と、
前記要素別処理部で求められる前記パラメータ群を要素とする流量演算式に基づいた演算を行って前記流体の流量を求める処理を行う統合処理部と、
を備え、
前記要素別処理部は、前記流量係数を用いて第１パラメータを得る処理、前記気体の膨張補正係数と前記圧力センサの検出結果とを用いて第２パラメータを得る処理、前記形状係数を用いて第３パラメータを得る処理、及び前記エレメント別処理部で求められた係数を用いて第４パラメータを得る処理を行い、
前記流量演算式は、前記第１パラメータと、前記第２パラメータと、前記第３パラメータと、前記第４パラメータの平方根とを乗算する乗算式を含む、
流量測定装置。

【請求項2】

前記流量演算式は、予め設定された定数、前記第１パラメータ、前記第２パラメータ、前記第３パラメータ、前記第４パラメータの平方根、及び前記圧力センサの検出結果の平方根を乗算する式である、請求項１記載の流量測定装置。

【請求項3】

外部と通信を行う通信部を更に備えており、
前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数は、前記通信部を介して外部から設定される、
請求項１又は請求項２記載の流量測定装置。

【請求項4】

請求項３記載の流量測定装置に対する設定を行う設定装置であって、
前記プライマリエレメントの種類毎の前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を格納する格納部と、
前記プライマリエレメントの種類を特定する特定部と、
前記特定部で特定された種類に応じた前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を前記格納部から読み出して前記流量測定装置に設定する処理を行う処理部と、
を備える設定装置。

【請求項5】

コンピュータを、請求項３に記載の流量測定装置に対する設定を行う設定装置として機能させる設定プログラムであって、
前記コンピュータを、前記プライマリエレメントの種類毎の前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を格納する格納手段と、
前記プライマリエレメントの種類を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された種類に応じた前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を前記格納手段から読み出して前記流量測定装置に設定する処理を行う処理手段と、
して機能させる設定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量測定装置、設定装置、及び設定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

流量測定装置の一種に、差圧式の流量測定装置がある。この差圧式の流量測定装置は、流体の流路にオリフィス等の絞り機構（以下、プライマリエレメントという）を設け、プライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差（差圧）を流量に変換することで流体の流量を測定するものである。このような流量測定装置は、例えばプラントや工場等に設置されて、各種流体の流量を測定するために用いられる。

【0003】

以下の特許文献１には、多変数伝送器と呼ばれる従来の流量測定装置の一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示された流量測定装置は、プライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差を検出する差圧センサ、プライマリエレメントの上流側の圧力と真空圧力との圧力差（プライマリエレメントの上流側の静圧）を検出する静圧センサ、及び流体の温度を検出する温度センサを備え、これら差圧センサ、静圧センサ、及び温度センサの検出結果を用いて予め規定された演算を行って流体の流量を測定するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４６３６４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、差圧式の流量測定装置は、上述の通り、プライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差を流量に変換することで流体の流量を測定するものであることから、上記の圧力差を流量に変換するための流量変換式が必要である。この流量変換式は、プライマリエレメントの種類や開発元のメーカーによって異なるため、新たにプライマリエレメントが規格化された場合、或いは新たにプライマリエレメントが開発された場合には、新たなプライマリエレメントに適した流量演算式を新たに実装する必要がある。尚、流量演算式は、例えば流量測定装置で用いられるファームウェアに実装される。

【0006】

しかしながら、新たなプライマリエレメントの規格化等が行われる度に、新たなプライマリエレメントに適した流量演算式を規定して流量測定装置のファームウェアに実装するのは煩雑であるという問題がある。また、例えば故障等によって流量測定装置を交換する必要が生じた場合には、流路に設けられたプライマリエレメントに適した流量演算式が実装されている新たな流量測定装置を用意する必要があり、極めて面倒な作業を強いられるという問題も考えられる。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、流量演算式を変更することなく種々のプライマリエレメントに対応可能な流量測定装置、設定装置、及び設定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の流量測定装置は、流体（ＦＬ）の流路（ＰＰ）に設けられたプライマリエレメント（ＰＥ）の上流側と下流側との間に生ずる圧力差を流量に変換することで流体の流量を測定する流量測定装置（１）において、前記プライマリエレメントの種類に応じて設定される流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数と、前記プライマリエレメントの上流側と下流側との間に生ずる圧力差及び前記プライマリエレメントの上流側及び下流側の何れか一方の圧力と真空圧力との圧力差を検出する圧力センサ（ＳＮ１、ＳＮ２、ＳＮ１０）の検出結果を用いて、流量を算出するために必要なパラメータ群を求める処理を行う要素別処理部（１３ａ）と、前記要素別処理部で求められる前記パラメータ群を要素とする流量演算式に基づいた演算を行って前記流体の流量を求める処理を行う統合処理部（１３ｃ）と、を備える。
また、本発明の流量測定装置は、前記要素別処理部が、前記流量係数を用いて第１パラメータを得る処理、前記気体の膨張補正係数と前記圧力センサの検出結果とを用いて第２パラメータを得る処理、及び前記形状係数を用いて第３パラメータを得る処理を行い、前記流量演算式が、前記第１パラメータ、前記第２パラメータ、及び前記第３パラメータを乗算する乗算式を含む。
また、本発明の流量測定装置は、予め前記プライマリエレメントの種類毎に設定された流体密度に係る係数のうち、前記プライマリエレメントの種類に応じた係数を求める処理を行うエレメント別処理部（１３ｂ）を更に備えており、前記要素別処理部が、前記エレメント別処理部で求められた係数を用いて第４パラメータを得る処理を行い、前記流量演算式は、前記乗算式に対して前記第４パラメータの平方根を乗算する式を含む。
また、本発明の流量測定装置は、前記流量演算式が、予め設定された定数、前記第１パラメータ、前記第２パラメータ、前記第３パラメータ、前記第４パラメータの平方根、及び前記圧力センサの検出結果の平方根を乗算する式である。
また、本発明の流量測定装置は、外部と通信を行う通信部（１５）を更に備えており、前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数が、前記通信部を介して外部から設定される。
本発明の設定装置は、上記の流量測定装置に対する設定を行う設定装置（２）であって、前記プライマリエレメントの種類毎の前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を格納する格納部（２３）と、前記プライマリエレメントの種類を特定する特定部（２１）と、前記特定部で特定された種類に応じた前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を前記格納部から読み出して前記流量測定装置に設定する処理を行う処理部（２４）と、を備える。
本発明の設定プログラムは、コンピュータを、上記の流量測定装置に対する設定を行う設定装置として機能させる設定プログラムであって、前記コンピュータを、前記プライマリエレメントの種類毎の前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を格納する格納手段（２３）と、前記プライマリエレメントの種類を特定する特定手段（２１）と、前記特定手段で特定された種類に応じた前記流量係数、前記気体の膨張補正係数、及び前記形状係数を前記格納手段から読み出して前記流量測定装置に設定する処理を行う処理手段（２４）と、して機能させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、流体の流路に設けられたプライマリエレメントの種類に応じて設定される流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数と、圧力センサの検出結果とを用いて、流量を算出するために必要なパラメータ群を求める処理を行い、求められるパラメータ群を要素とする流量演算式に基づいた演算を行って流体の流量を求める処理を行うようにしている。このため、流量演算式を変更することなく種々のプライマリエレメントに対応可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態による流量測定装置及び設定装置を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による流量測定装置の要部構成を示すブロック図である。

【図3】プライマリエレメントＰＥが設けられた配管の断面図である。

【図4】本発明の一実施形態において、共通の流量演算式を用いて流量を測定する際に設定されるパラメータ群を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による設定装置の要部構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の一実施形態による流量測定装置の変形例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による流量測定装置、設定装置、及び設定プログラムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による流量測定装置及び設定装置を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の流量測定装置１は、本実施形態の設定装置２と接続されて、設定装置２との間で各種データの送受信が可能である。尚、流量測定装置１と設定装置２との接続形態は任意であり、例えば有線接続であっても良く、無線接続であっても良い。以下、これら流量測定装置１及び設定装置２について順に説明する。

【0012】

〈流量測定装置〉
図２は、本発明の一実施形態による流量測定装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、流量測定装置１は、Ａ／Ｄ変換部１１ａ〜１１ｃ、圧力演算部１２、流量演算部１３、出力部１４、及び通信部１５を備えており、差圧センサＳＮ１（圧力センサ）、静圧センサＳＮ２（圧力センサ）、及び温度センサＳＮ３の検出結果を用いて、配管ＰＰ内を流れる流体ＦＬの流量を測定し、測定された流量を示す流量信号Ｆｏｕｔを出力する。

【0013】

この流量測定装置１は、流体ＦＬの流路である配管ＰＰに設けられたプライマリエレメントＰＥの上流側と下流側との間に生ずる圧力差（差圧）を流量に変換することで流体の流量を測定する差圧式の流量測定装置である。プライマリエレメントＰＥは、流体ＦＬの流路を絞るための絞り機構であり、例えばオリフィス、ピトー管（図３（ａ）参照）、コーン計（図３（ｂ）参照）等が挙げられる。尚、プライマリエレメントＰＥの詳細については後述する。

【0014】

差圧センサＳＮ１は、プライマリエレメントＰＥの上流側と下流側との間に生ずる圧力差を検出するセンサである。静圧センサＳＮ２は、プライマリエレメントＰＥの上流側の圧力と真空圧力との圧力差（プライマリエレメントＰＥの上流側の静圧）を検出するセンサである。温度センサＳＮ３は、配管ＰＰの温度（流体ＦＬの温度）を検出するセンサである。

【0015】

ここで、プライマリエレメントＰＥの上流側の圧力を「Ｐ１」とし、下流側の圧力を「Ｐ２」とする。差圧センサＳＮ１は、圧力差「Ｐ１−Ｐ２」を検出し、静圧センサＳＮ２は、圧力差「Ｐ１−０」を検出する。尚、静圧センサＳＮ２は、プライマリエレメントＰＥのした下流側の圧力と真空圧力との圧力差（プライマリエレメントＰＥの下流側の静圧）を検出するものであっても良い。

【0016】

Ａ／Ｄ変換部１１ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ、差圧センサＳＮ１、静圧センサＳＮ２、及び温度センサＳＮ３の検出結果（アナログ信号）をディジタル信号に変換する。圧力演算部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１ａ，１１ｂから出力されるディジタル信号に対する演算処理を行って、プライマリエレメントＰＥの上流側と下流側との間に生ずる圧力差を示す差圧ディジタル信号ＤＳ１と、プライマリエレメントＰＥの上流側の静圧を示す静圧ディジタル信号ＤＳ２とを出力する。

【0017】

流量演算部１３は、圧力演算部１２から出力される差圧ディジタル信号ＤＳ１及び静圧ディジタル信号ＤＳ２と、Ａ／Ｄ変換部１１ｃから出力されるディジタル信号ＤＳ３とを用いて、予め規定された流量演算式に基づいた演算を行って配管ＰＰ内を流れる流体ＦＬの流量を算出する。この流量演算部１３は、流量演算式を変更することなく種々のプライマリエレメントＰＥに対応可能とするために、要素別処理部１３ａ、エレメント別処理部１３ｂ、及び統合処理部１３ｃを備える。尚、これら要素別処理部１３ａ、エレメント別処理部１３ｂ、及び統合処理部１３ｃの詳細については後述する。

【0018】

出力部１４は、流量演算部１３で求められた流体ＦＬの流量を示す流量信号（ディジタル信号）をアナログ信号に変換して流量信号Ｆｏｕｔとして出力する。尚、出力部１４から出力される流量信号Ｆｏｕｔは、例えば２線式伝送線等の伝送線を介して伝送される。通信部１５は、例えば図１に示す設定装置２と接続されて、設定装置２との間で各種データの送受信を行う。

【0019】

次に、流量演算式（質量流量演算式）について検討する。ここでは、プライマリエレメントＰＥとしてピトー管が用いられる場合の流量演算式と、プライマリエレメントＰＥとしてコーン計が用いられる場合の流量演算式とを例に挙げて説明する。図３は、プライマリエレメントＰＥが設けられた配管の断面図である。図３（ａ）はピトー管が設けられた配管の断面図（配管の長手方向に直交する面における断面図）であり、図３（ｂ）はコーン計が設けられた配管の断面図（配管の長手方向に沿う面における断面図）である。

【0020】

図３（ａ）に示す通り、ピトー管ＰＴは、長手方向に沿って複数の孔部Ｈが設けられた円環状の部材である。このピトー管ＰＴは、その長手方向が流体ＦＬの流れ方向に垂直（或いは、略垂直）となるように配管ＰＰの内壁面に取り付けられている。また、図３（ｂ）に示す通り、コーン計ＣＮは、軸方向に沿って外径が徐々に大径となる略円錐形状の部材である。このコーン計ＣＮは、その軸方向が流体ＦＬの流れ方向に沿うようされ、且つ配管ＰＰの中央部に配置されるよう配管ＰＰに取り付けられている。

【0021】

図３（ａ）に示すピトー管がプライマリエレメントＰＥとして用いられる場合において、流体ＦＬの流量Ｑ_ｍを求める流量演算式は以下の（１）式で表される。

【数1】

【0022】

但し、上記（１）式中の変数は、以下の通りである。
Ｃ_Ａ ：流量係数（図３（ａ）に示す配管径ＤとセンササイズＳｚとの関数）
ε_Ａ ：気体の膨張補正係数
Ｄ ：配管径
ΔＰ：差圧
ρ ：流体密度

【0023】

上記の気体の膨張補正係数ε_Ａは、以下の（２）式で表される。

【数2】

但し、上記（２）式中の変数は、以下の通りである。
ε_１１，ε_１２：気体膨張係数
Ｐ：静圧
γ：アイゼントロピック指数

【0024】

図３（ｂ）に示すコーン計がプライマリエレメントＰＥとして用いられる場合において、流体ＦＬの流量Ｑ_ｍを求める流量演算式は以下の（３）式で表される。

【数3】

【0025】

但し、上記（３）式中の変数は、以下の通りである。
Ｃ_Ｂ ：流出係数
ε_Ｂ ：気体の膨張補正係数
Ｄ ：配管径（図３（ｂ）参照）
ｄ ：コーン直径（図３（ｂ）参照）
β ：配管径とコーンサイズとの比（ｄ／Ｄ）
ΔＰ：差圧
ρ ：流体密度

【0026】

上記の気体の膨張補正係数ε_Ｂは、以下の（４）式で表される。

【数4】

【0027】

但し、上記（４）式中の変数は、以下の通りである。
ε_２１，ε_２２：気体膨張係数
Ｐ：静圧
γ：アイゼントロピック指数

【0028】

ここで、上記（１）式と（３）式とを比較すると、両式は似た形をしていることが分かる。具体的に、上記（１）式及び（３）式の右辺は、４つの要素の積と平方根との積で表される式であり、平方根内は差圧ΔＰと差圧ΔＰ以外の要素との積で示される式である。そこで、図４に示す通り、上記（１）式及び（３）式の右辺の６つの要素を、６つのパラメータＫ₁〜Ｋ₆を用いて表すと、流体ＦＬの流量Ｑ_mを求める流量演算式は以下の（５）式で表される。

【数5】

【0029】

つまり、図３（ａ）に示すピトー管がプライマリエレメントＰＥとして用いられる場合、及び図３（ｂ）に示すコーン計がプライマリエレメントＰＥとして用いられる場合の何れの場合であっても、上記（１）式又は上記（３）式に応じたパラメータ群（パラメータＫ₁〜Ｋ₆）を設定することによって、上記（５）式で示される共通の流量演算式を用いて流体ＦＬの流量を測定することが可能になる。図４は、本発明の一実施形態において、共通の流量演算式を用いて流量を測定する際に設定されるパラメータ群を示す図である。

【0030】

ここで、パラメータＫ_１は、流量演算式の定数項を規定するパラメータである。パラメータＫ_２は、流量演算式の流量係数を用いて得られるパラメータ（第１パラメータ）である。パラメータＫ_３は、流量演算式の気体の膨張補正係数を用いて得られるパラメータ（第２パラメータ）である。パラメータＫ_４は、流量演算式の形状係数を用いて得られるパラメータ（第３パラメータ）である。形状係数とは、プライマリエレメントＰＥの形状に応じて値が変化する係数である。パラメータＫ_５は、流体ＦＬの差圧を示すパラメータである。パラメータＫ_６は、流体密度に係る係数を用いて得られるパラメータ（第４パラメータ）である。

【0031】

尚、パラメータＫ_２を得るために用いられる流量係数、パラメータＫ_３を得るために用いられる気体の膨張補正係数、及びパラメータＫ_４を得るために用いられる形状係数は、図２に示す通信部１５を介して外部（例えば、図１に示す設定装置２）から設定される。例えば、プライマリエレメントＰＥがピトー管である場合には、流量係数（Ｃ_Ａ）、気体の膨張補正係数（気体膨張係数ε_１１，ε_１２）、及び形状係数（Ｄ^２）が、設定装置２によって設定される。これに対し、プライマリエレメントＰＥがコーン計である場合には、流出係数（Ｃ_Ｂ）、気体の膨張補正係数（気体膨張係数ε_２１，ε_２２）、及び形状係数（Ｄ^２−ｄ^２）が、設定装置２によって設定される。

【0032】

図２に示す流量演算部１３に設けられた要素別処理部１３ａ、エレメント別処理部１３ｂ、及び統合処理部１３ｃは、上記（５）式に示される流量演算式を用いて流体ＦＬの流量Ｑ_ｍを求める処理を行う。要素別処理部１３ａは、上記（５）式に示される流量演算式を用いて流体ＦＬの流量Ｑ_ｍを求めるために必要となるパラメータ群（パラメータＫ_１〜Ｋ_６）を求める処理を行う。

【0033】

具体的に、要素別処理部１３ａは、プライマリエレメントＰＥがピトー管である場合には、図４中の「ピトー管」で特定される列に表示されている各係数を用いてパラメータ群を求める処理を行う。これに対し、プライマリエレメントＰＥがコーン計である場合には、図４中の「コーン計」で特定される列に表示されている各係数を用いてパラメータ群を求める処理を行う。

【0034】

エレメント別処理部１３ｂは、要素別処理部１３ａでパラメータを求める際に用いられる係数のうち、プライマリエレメントＰＥの種類によって演算式が大きく変わる係数を求める処理を行う。具体的に、エレメント別処理部１３ｂは、予めプライマリエレメントＰＥの種類毎に設定された流体密度に係る係数（図４において、「パラメータＫ_６」の行に表示されている係数）のうち、プライマリエレメントＰＥの種類に応じた係数を求める処理を行う。

【0035】

統合処理部１３ｃは、エレメント別処理部１３ｂで求められるパラメータ群を用いて、上記（５）式に示される流量演算式を用いて流体ＦＬの流量Ｑ_ｍを求める処理を行う。例えば、統合処理部１３ｃは、エレメント別処理部１３ｂで求められるパラメータ群に含まれるパラメータＫ_１、パラメータＫ_２、パラメータＫ_３、パラメータＫ_４、パラメータＫ_５の平方根、及びパラメータＫ_６の平方根を乗算する処理を行って流体ＦＬの流量を求める処理を行う。

【0036】

〈設定装置〉
図５は、本発明の一実施形態による設定装置の要部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、設定装置２は、操作部２１（特定部、特定手段）、表示部２２、格納部２３（格納手段）、処理部２４（処理手段）、通信部２５、及びドライブ装置２６を備えており、操作部２１に対する操作指示に応じて、流量測定装置１に設定する各種係数の送信等を行う。このような設定装置２は、例えばノート型のパーソナルコンピュータ、或いはタブレット型のパーソナルコンピュータにより実現される。

【0037】

操作部２１は、例えばキーボードやポインティングデバイス等の入力装置を備えており、設定装置２を使用するユーザの操作に応じた指示（設定装置２に対する指示）を処理部２４に出力する。表示部２２は、例えば液晶表示装置等の表示装置を備えており、処理部２４から出力される各種情報を表示する。尚、操作部２１及び表示部２２は、物理的に分離されたものであっても良く、表示機能と操作機能とを兼ね備えるタッチパネル式の液晶表示装置のように物理的に一体化されたものであっても良い。

【0038】

格納部２３は、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等の補助記憶装置を備えており、各種データを格納する。具体的に、格納部２３は、プライマリエレメントＰＥの種類毎の流量係数Ｃ１、気体の膨張補正係数Ｃ２、及び形状係数Ｃ３を格納する。例えば、格納部２３は、流量係数Ｃ１として、上記（１）式中の流量係数Ｃ_Ａ及び上記（３）式中の流出係数Ｃ_Ｂを格納し、気体の膨張補正係数Ｃ２として、上記（２）式中の気体膨張係数ε_１１，ε_１２及び上記（４）式中の気体膨張係数ε_２１，ε_２２を格納し、形状係数Ｃ３として、上記（１）式中の形状係数Ｄ^２及び上記（３）式中の形状係数（Ｄ^２−ｄ^２）を格納する。

【0039】

処理部２４は、操作部２１から入力される操作指示に基づいて、設定装置２の動作を統括して制御する。例えば、処理部２４は、操作部２１が操作されてプライマリエレメントＰＥの種類が特定された場合には、特定されたプライマリエレメントＰＥの種類に応じた流量係数Ｃ１、気体の膨張補正係数Ｃ２、及び形状係数Ｃ３を格納部２３から読み出し、通信部２５を制御して流量測定装置１に設定する処理を行う。

【0040】

通信部２５は、処理部２４によって制御され、流量測定装置１との間で通信を行う。ドライブ装置２６は、例えばＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ（登録商標）−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体Ｍに記録されているデータの読み出しを行う。この記録媒体Ｍは、設定装置２の各ブロックの機能（例えば、処理部２４の機能）を実現するプログラム（設定プログラム）を格納している。

【0041】

このような記録媒体Ｍに格納されたプログラムがドライブ装置２６によって読み込まれ、設定装置２にインストールされることにより、設定装置２の各ブロックの機能がソフトウェア的に実現される。つまり、これらの機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。尚、設定装置２の各ブロックの機能を実現するプログラムは、記録媒体Ｍに記録された状態で配布されても良く、インターネット等の外部のネットワークを介して配布されても良い。

【0042】

〈流量測定方法〉
次に、配管ＰＰを流れる流体ＦＬの流量を流量測定装置１で測定する方法について説明する。以下では、配管ＰＰに新規に取り付けられた流量測定装置１によって、配管ＰＰを流れる流体ＦＬの流量を測定する方法を例に挙げて説明する。尚、新規に取り付けられた流量測定装置１には、上述した（５）式に示す流量演算式、流量演算式の定数項を規定する係数、及びエレメント別処理部１３ｂで用いられる係数（図４において、「パラメータＫ_６」の行に表示されている係数）が実装されている。

【0043】

まず、流量を測定するために必要となる各種係数を、設定装置２を用いて流量測定装置１に設定する作業が作業者によって行われる。この作業では、作業者によって設定装置２の操作部２１が操作され、プライマリエレメントＰＥの種類が特定される。すると、特定されたプライマリエレメントＰＥの種類に応じた流量係数Ｃ１、気体の膨張補正係数Ｃ２、及び形状係数Ｃ３を格納部２３から読み出し、通信部２５を制御して流量測定装置１に設定する処理が設定装置２の処理部２４によって行われる。

【0044】

例えば、プライマリエレメントＰＥとしてピトー管が特定された場合には、流量係数（Ｃ_Ａ）、気体の膨張補正係数（気体膨張係数ε_１１，ε_１２）、及び形状係数（Ｄ^２）が設定装置２によって設定される。これに対し、プライマリエレメントＰＥとしてコーン計が特定された場合には、流出係数（Ｃ_Ｂ）、気体の膨張補正係数（気体膨張係数ε_２１，ε_２２）、及び形状係数（Ｄ^２−ｄ^２）が設定装置２によって設定される。かかる設定が完了すると、上記（５）式中のパラメータＫ_２，Ｋ_３，Ｋ_４を求めることが可能になる。

【0045】

また、特定されたプライマリエレメントＰＥの種類を、流量測定装置１に通知する処理が設定装置２の処理部２４によって行われる。特定されたプライマリエレメントＰＥの種類が通知されると、流量測定装置１では、予めプライマリエレメントＰＥの種類毎に設定された流体密度に係る係数（図４において、「パラメータＫ_６」の行に表示されている係数）のうち、プライマリエレメントＰＥの種類に応じた係数を求める処理がエレメント別処理部１３ｂで行われる。この係数が求められると、上記（５）式中のパラメータＫ_６を求めることが可能になる。

【0046】

以上の初期設定が完了し、流量測定装置１の動作が開始されると、流量測定装置１では、差圧センサＳＮ１及び静圧センサＳＮ２の検出結果が一定の周期（例えば、１秒周期）で取得される。取得された差圧センサＳＮ１及び静圧センサＳＮ２の検出結果はそれぞれ、Ａ／Ｄ変換部１１ａ，１１ｂでディジタル信号に変換されて圧力演算部１２に入力される。圧力演算部１２では、入力されたディジタル信号に対して所定の演算処理を行って差圧ディジタル信号ＤＳ１と静圧ディジタル信号ＤＳ２とを出力する処理が行われる。

【0047】

圧力演算部１２から出力された差圧ディジタル信号ＤＳ１及び静圧ディジタル信号ＤＳ２は、流量演算部１３に入力される。すると、流量演算部１３の要素別処理部１３ａでは、上述した初期設定で設定された流量係数を用いてパラメータＫ_２を得る処理、上述した初期設定で設定された気体の膨張補正係数と、入力された差圧ディジタル信号ＤＳ１及び静圧ディジタル信号ＤＳ２とを用いてパラメータＫ_３を求める処理、及び上述した初期設定で設定された形状係数を用いてパラメータＫ_４を得る処理が行われる。

【0048】

また、要素別処理部１３ａでは、予め設定されている流量演算式の定数項を規定する係数を用いてパラメータＫ_１を得る処理、入力された差圧ディジタル信号ＤＳ１からパラメータＫ_５を得る処理が行われる。更に、要素別処理部１３ａでは、エレメント別処理部１３ｂで求められた係数を用いてパラメータＫ_６を得る処理も行われる。以上の処理によって、流体ＦＬの流量を測定するために必要となる６つのパラメータＫ_１〜Ｋ_６からなるパラメータ群が求められると、統合処理部１３ｃにおいて、上述した（５）式に示す流量演算式に基づいた演算が行われ、これにより流体ＦＬの流量が求められる。

【0049】

尚、本実施形態では、説明を簡単にするために、温度センサＳＮ３の検出結果を無視して、差圧センサＳＮ１及び静圧センサＳＮ２の検出結果を用いて流体ＦＬの流量を測定する例について説明した。しかしながら、差圧センサＳＮ１及び静圧センサＳＮ２の検出結果に加えて、温度センサＳＮ３の検出結果も用いて流体ＦＬの流量を測定するようにしても良い。尚、温度センサＳＮ３の検出結果を用いる場合にも、上記（５）式に示す流量演算式と同様の式に基づいた演算が行われて流体ＦＬの流量が求められる。

【0050】

以上の通り、本実施形態では、プライマリエレメントＰＥの種類に応じて流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数を設定し、これら設定された係数と差圧センサＳＮ１及び静圧センサＳＮ２の検出結果とを用いて、流量を算出するために必要なパラメータ群を求め、パラメータ群を要素とする流量演算式に基づいた演算を行って流体ＦＬの流量を求めるようにしている。これにより、プライマリエレメントＰＥの種類に応じて、設定する流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数を変えれば良く、流量演算式を変更することはない。このように、本実施形態では、流量演算式を変更することなく種々のプライマリエレメントに対応可能である。

【0051】

以上、本発明の一実施形態による流量測定装置、設定装置、及び設定プログラムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、プライマリエレメントＰＥがピトー管とコーン計である場合を例に挙げたが、他の種類のもの（例えば、オリフィス等）についても同様に適用可能である。

【0052】

また、上記実施形態では、要素別処理部１３ａでパラメータを求める際に用いられる係数のうち、プライマリエレメントＰＥの種類によって演算式が大きく変わる係数を求める処理をエレメント別処理部１３ｂで行うようにしていた。しかしながら、この処理を設定装置２で行い、流量係数、気体の膨張補正係数、及び形状係数と同様に、プライマリエレメントＰＥの種類に応じて流量測定装置１に設定しても良い。

【0053】

また、上記実施形態では、差圧センサＳＮ１と静圧センサＳＮ２とが分離された圧力センサを用いた例について説明したが、図６に示す通り、差圧と静圧との両方を測定することが可能な単一の圧力センサＳＮ１０を用いても良い。図６は、本発明の一実施形態による流量測定装置の変形例を示すブロック図である。尚、このような単一の圧力センサＳＮ１０が用いられる場合には、Ａ／Ｄ変換部１１ａ，１１ｂに代えてＡ／Ｄ変換部１１ｄが流量測定装置１に設けられる。

【符号の説明】

【0054】

１ 流量測定装置
２ 設定装置
１３ａ 要素別処理部
１３ｂ エレメント別処理部
１３ｃ 統合処理部
１５ 通信部
２１ 操作部
２３ 格納部
２４ 処理部
ＦＬ 流体
ＰＥ プライマリエレメント
ＰＰ 配管
ＳＮ１ 差圧センサ
ＳＮ２ 静圧センサ
ＳＮ１０ 圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】